Defeitos de Fundição - 1 - Introdução

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DEFEITOS 
DE 
FUNDIÇÃO 
Defeitos de Fundição 
Ricardo Fuoco - Metso Minerals - 2014 
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junta fria? 
pin-holes 
sinterização 
Defeitos de Fundição 
 
• Ricardo Fuoco 
 
 
 
 
Gerente Geral de Tecnologia de Fundição 
Metso Brasil Indústria e Comércio Ltda 
Fone: (015) 2102-1212 
Email: ricardo.fuoco@metso.com 
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Índice 
 
 
• 1. Introdução 
 
• 2. Controle do processo de produção 
 
• 3. Técnicas de análise de defeitos 
 
• 4. Principais defeitos de Fundição 
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Índice 
• 4. Principais defeitos de Fundição 
– 4.1 – Porosidades 
• Porosidades de contração (rechupe) 
– Rechupes em ligas com solidificação em casca 
– Rechupes em ligas com solidificação pastosa 
– Rechupes em ferros fundidos cinzentos 
– Rechupes em ferros fundidos nodulares 
• Porosidades de gases 
– Microporosidades 
– Bolha de gás (sopro) 
– Porosidades de gás dissolvido no metal 
» Porosidades de Nitrogênio 
» Porosidades de Hidrogênio 
– Pin Holes (reação metal / molde) 
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Índice 
 
• 4. Principais defeitos de Fundição 
 
– 4.2 – Inclusões 
• Inclusões de óxidos e de sulfetos em aços 
• Inclusões de reoxidação 
• Inclusões de areia 
 
– 4.3 - Trincas 
• Trincas por sobrecarga 
• Trincas de solidificação (“hot tear”); 
• Trincas por fragilização de nitretos de Al 
• Trincas de têmpera 
• Trincas por fragilização do revenido 
• Trincas por re-precipitação de carbonetos (aço Hadfield) 
• Trincas por fase sigma (inox duplex e superduplex); 
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Índice 
 
• 4. Principais defeitos de Fundição 
 
– 4.4 - Defeitos superficiais 
• Sinterização (“Burn on”); 
• Penetração (“Burn in”) 
• Carbono lustroso 
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Introdução 
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Introdução 
• O processo de fundição é bastante peculiar por envolver uma 
grande gama de processos e de variáveis de processo que 
interagem entre si; 
 
• Estão envolvidos no processo de fundir uma peça as seguintes 
etapas: 
• Fabricação do modelo e caixas de macho 
• Preparação do molde e machos 
• Preparação do metal líquido 
• Vazamento do metal líquido no molde 
• Solidificação do metal líquido 
• Resfriamento do metal 
• Tratamento térmico 
• Rebarbação, limpeza e recuperação por solda 
 
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Introdução 
 
• Cada uma destas etapas envolve um grande número de variáveis 
de processo a serem controladas; 
 
• Na grande maioria das fundições, o controle das variáveis de 
processo não é feito com apoio de laboratórios, através de 
medidas físicas e químicas, com controle estatístico de processo e 
nem mesmo com anotações sistemáticas de resultados típicos 
que permitam uma comparação no dia a dia da produção; 
 
• Como principal resultado deste “descontrole de processo”, 
ocorrem as crises de defeitos. 
 
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Introdução 
 
 
• Este cenário de descontrole torna-se ainda mais complicado a 
medida em que ocorrem interações entre os processos e suas 
variáveis; 
 
 
• Nenhuma etapa do processo é tão rica em interações de variáveis 
de processo quanto o vazamento de metal líquido nos moldes; 
 
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Introdução 
 
 
 
• Durante o vazamento dos moldes, o metal líquido sofre: 
• Turbulência; 
• Contaminação com os gases da atmosfera; 
• Contaminação com gases gerados dentro do molde; 
• Interação com moldes e machos e com suas pinturas; 
• Resfriamento; 
• Solidificação (acompanhada de contração); 
 
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• Durante o vazamento, os moldes e machos sofrem: 
• Rápido aquecimento (acompanhado de expansão); 
• Degeneração dos seus ligantes; 
• Produção de fumaças, fumos e vapor d’água; 
• Erosão pelo metal líquido; 
• Aumento da pressão de gases; 
• Penetração do metal líquido; 
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Introdução 
 
 
• Vale destacar que todo o molde sofre estas variações e interações 
durante o processo de vazamento do metal líquido, mas 
certamente as regiões mais afetadas nesta etapa são: 
 
• Sistemas de canais 
 
• Machos; 
 
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• Entre o momento do vazamento e a solidificação da casca 
superficial da peça, alguns defeitos de fundição podem ocorrer: 
• Trincas ou destacamento de partes do molde ou da tinta; 
• Penetração do metal contra o molde; 
• Sinterização de areia; 
• Sopro do molde; 
• Erosão do molde; 
• Absorção de gases; 
• Reação de oxidação do metal (re-oxidação); 
• Formação de bolhas de ar 
• Reação metal/molde (ou com gotas de água condensada); 
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Introdução 
• Certamente, a utilização de controle de processos auxilia em 
muito a diminuição dos problemas de fundição por permitir a 
associação direta dos defeitos de fundição e de suas crises, com 
alguma variação dos parâmetros de processo; 
 
• É importante reafirmarmos que fundição é um processo industrial 
que exige controle das principais variáveis de processo. Não é uma 
ciência obscura e não deveria ser criar GURUS 
 
• Isto reduz a chance de ouvirmos as frases tradicionais: 
• “Eu não mudei nada e, de repente, começaram os defeitos !!!!” 
• “ Fundição é assim mesmo !!!!!!” 
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Introdução 
 
• Outro aspecto importante a ser abordado em relação à defeitos 
de fundição é a sistemática utilizada pelas empresas na solução dos 
defeitos de fundição; 
 
• Normalmente, um inspetor de qualidade verifica a existência de 
defeitos nas peças e os qualifica baseado em seu aspecto visual; 
 
• O relatório de defeitos executado pelo inspetor de qualidade é o 
documento utilizado como base para a reunião de refugo; 
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Introdução 
 
• O inspetor de qualidade nem sempre é suficientemente bem 
preparado para esta função e nem tem ao seu alcance as melhores 
condições de iluminação e movimentação das peças para sua 
qualificação; 
 
• Em poucas empresas a classificação dos defeitos é feita com base 
em estudos mais profundos, em observações das características dos 
defeitos e, principalmente, com o uso de recursos laboratoriais, tais 
como Lupa Estereoscópica e Metalografia, sendo frequentes os 
erros de classificação de defeitos; 
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Introdução 
• Além deste aspecto, outra falha frequente dos relatórios de 
defeitos é a utilização de nomes aos defeitos que já sugerem sua 
causa e sua solução. Por exemplo: 
– Uma peça apresentando um defeito de emenda, deveria ser classificada 
como EMENDA e não como JUNTA FRIA ou METAL FRIO. Neste caso, o 
motivo do defeito fica imediatamente apontado como sendo baixa 
temperatura de vazamento, não havendo margem para estudos associados 
a outras causas prováveiscomo ar preso, sopro de molde ou de macho, etc. 
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Introdução 
 
– Uma peça contendo inclusão de cor clara na superfície superior é classificada 
como INCLUSÃO DE AREIA e não como INCLUSÃO, para posterior análise de 
sua natureza com uma lupa. Na grande maioria das vezes as inclusões 
decorrem de reoxidação do metal devido ao preenchimento turbulento, ou 
seja, INCLUSÃO DE REOXIDAÇÃO; 
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Introdução 
 
 
• Outro problema da sistemática utilizada nas empresas nas 
reuniões de refugo é distorção em relação ao objetivo da reunião: 
ao invés de ser para resolver o problema não importando sua 
origem, normalmente os participantes tem a clara intenção de não 
ser apontado como “culpado” do problema; 
 
• É muito frequente nestas reuniões observarmos pessoas de um 
determinado setor sugerindo que houve problemas no setor alheio, 
numa clara intenção de “livrar-se” da culpa sobre o problema; 
 
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Introdução 
 
 
• Assim, é bastante claro que o diagnóstico correto do defeito de 
acordo com sua origem, feita com base em exames de Laboratório, 
é meio caminho para a solução dos problemas; 
 
• Infelizmente, a maioria das empresas de fundição não tem 
investido em treinamento de pessoal e em equipamentos simples, 
como uma Lupa Estereoscópica, que permitem um diagnóstico claro 
da origem dos defeitos de fundição; 
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Controle de processo 
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Controle de Processo 
 
• Uma função importante do Controle de Qualidade em fundições 
é estabelecer as variáveis de processo que precisam ser 
controladas em cada um dos processos na fundição; 
 
• Uma vez selecionadas as variáveis de processo, o Controle de 
Qualidade precisa estabelecer: 
• Parâmetros de processo; 
• Métodos de controle (ensaios de laboratório); 
• Frequência de controle (mensal, semanal, diária, turno); 
• Valores considerados aceitáveis (especificação); 
• Forma de arquivamento dos resultados (cartas de CEP); 
 
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Controle de Processo 
 
 
• A partir deste plano, os operadores são treinados para medir e 
arquivar os resultados dos parâmetros, além de alertar as chefias 
sempre que algum parâmetro estiver fora dos valores 
recomendados; 
 
• Estes procedimentos são a base do CEP - Controle Estatístico de 
Processo: 
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Controle de Processo 
 
 
• Quais são os parâmetros de processo que devem ser 
controlados? Normalmente, os parâmetros controlados são os 
essenciais para manter cada operação sob controle. 
 
• Por exemplo, para uma moldagem com sistema de areia 
aglomerada com resina: 
• Resistência mecânica (tração) – 60 e 120 min 
• Permeabilidade 
• Compressão à quente – 240 min – preaquecimento 700°C 3 min 
• Quantidade de carbono (perda ao fogo) 
• Granulometria 
 
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Controle de Processo 
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Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Técnicas de análises de defeitos de fundição 
 
 
 
• Uma parte importante dos defeitos de fundição não são 
resolvidos devido à classificação errônea de sua origem e de sua 
natureza; 
 
• Assim, para uma eficiente resolução de problemas de fundição, 
deve-se iniciar com um bom diagnóstico da natureza do defeito; 
 
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• Isto certamente não pode ser feito por pessoas sem treinamento 
específico, no chão da fundição, sem uma iluminação adequada e 
sem o apoio de um equipamento de laboratório fundamental 
para esta análise: uma Lupa Estereoscópica: 
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• Lupa Estereoscópica: 
 
– Aumentos de 10 a 120 x 
– Iluminação incidente superior 
– Binocular 
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• Exemplos de aplicação: 
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Areia de sílica Areia de cromita 
contaminada com sílica 
 
• Exemplos de aplicação: 
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Inclusão de areia de sílica 
 
• Exemplos de aplicação: 
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Inclusão de reoxidação 
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Inclusão de reoxidação 
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Inclusão de escória originária do forno 
http://www.mindat.org/photo-208316.html
http://www.mindat.org/photo-55232.html
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Inclusão de material refratário 
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Porosidades com superfície lisa (bolhas) 
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Porosidade com superfície dendrítica (rechupe) 
Lupa MEV 
 
• Exemplos de aplicação: 
Técnicas de análises de defeitos de fundição 
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Avaliação do tamanho e formato dos grãos